[發明專利]原子束準直方法、原子束準直器、原子干涉儀、原子陀螺儀

在審

• 申請號: 201980069862.0
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN112955978A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 上妻干旺;井上遼太郎;細谷俊之;田中敦史
• 申請（專利權）人: 日本航空電子工業株式會社;國立大學法人東京工業大學
• 主分類號: G21K1/02
• 分類號: G21K1/02;G01B9/02;G01C19/62;G21K1/00;H01S1/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

本發明提供原子束準直方法、原子束準直器、原子干涉儀、原子陀螺儀。對原子束照射第一激光(701a)、第二激光(701b)、第三激光(701c)。第一激光與第三激光具有與基態和第一激發態之間的躍遷對應的波長。第二激光具有與基態和第二激發態之間的躍遷對應的波長。首先，由第一激光使在與原子束的行進方向正交的方向上具有比期望的速度小的速度分量的原子從基態躍遷至第一激發態。接著，由第二激光向處于基態的原子賦予動量。被賦予了動量的原子改變行進方向，從原子束中除去。最后，由第三激光使在正交方向上具有比期望的速度小的速度分量的原子從第一激發態返回基態。

技術領域

本發明涉及原子束準直(collimation)技術。

背景技術

近年來，準直的原子束已經被應用在原子束光刻以及原子干涉儀等中。作為對原子束進行準直的技術，例如已知利用在原子束的行進方向上隔著間隔的多個狹縫對從原子束源射出的原子束進行準直的技術、或利用二維磁光阱(two-dimensional magneto-optical trap：2D-MOT)機構對從原子束射出的原子進行準直的技術。關于前者的技術，例如參照非專利文獻1的圖2所示的結構。關于后者的技術，例如參照非專利文獻2。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：St.Bernet，R.Abfalterer，C.Keller，M.Oberthaler，J.Schmiedmayer and A.Zeilinger，“Matter waves in time-modulated complex lightpotentials(時間調制的復雜光勢中的物質波)”，Phys.Rev.A 62，023606(2000)。

非專利文獻2：J.Schoser，A.Batar，R.Low，V.Schweikhard，A.Grabowski，Yu.B.Ovchinnikov and T.Pfau，“Intense source of cold Rb atoms from a pure two-dimensional magneto-optical trap(來自純二維磁光阱的冷銣原子的強大來源)”，PHYSICAL REVIEW A，66，023410 2002。

發明內容

發明所要解決的技術問題

利用狹縫的原子束準直技術能夠根據狹縫的配置實現良好的準直。但是，利用狹縫的原子束準直技術因狹縫而較大地限制原子束的行進，所以使原子通量降低。此外，利用狹縫的原子束準直技術因為原子束的行進方向上狹縫的間隔較長，所以不適合小型化。

利用2D-MOT機構的原子束準直技術因為未限制原子束的行進，所以能夠實現良好的原子通量。此外，利用2D-MOT機構的原子束準直技術與利用狹縫的原子束準直技術相比，能夠以較小的尺寸，特別是原子束的行進方向上較小的尺寸來實施。但是，利用2D-MOT機構的原子束準直技術因冷卻躍遷的自然寬度而在冷卻溫度上存在極限，所以難以實現良好的準直。

本發明的目的在于提供一種原子束準直技術，與利用狹縫的原子束準直技術相比，能夠以較小的尺寸，特別是原子束的行進方向上較小的尺寸來實施，且能夠減少原子通量的降低，并且也能夠實現良好的準直。

用于解決技術問題的技術方案

本發明的原子束準直方法具有：第一步驟，其通過對原子束照射具有與基態和第一激發態之間的躍遷對應的波長的第一激光，選擇性地使原子束中在與原子束的行進方向正交的方向上具有比期望速度小的速度分量的的原子從基態躍遷至第一激發態；第二步驟，其在第一步驟之后，對原子束照射具有與基態和第二激發態之間的躍遷對應的波長的第二激光，由此而向原子束中處于基態的原子賦予反沖動量，其結果是，改變原子束中處于基態的原子的行進方向；第三步驟，其在第二步驟之后，對原子束照射具有與基態和第一激發態之間的躍遷對應的波長的第三激光，由此而使原子束中處于第一激發態的原子從第一激發態躍遷至基態。